基于WiMAX技术宽带无线网络下切换策略的研究

摘要

基于IEEE 802.16系列标准的WiMAX技术加速了宽带无线网络“最后一英里”的部署，推动了全球宽带无线接入的发展。其中，切换管理是影响移动WiMAX网络性能的关键因素之一，而相关研究和标准化工作还处在起步阶段。因此，本文在分析IEEE 802.16标准和WiMAX网络架构的基础上，研究基于WiMAX技术宽带无线网络下的切换策略，以提高WiMAX系统的性能。 首先，本文利用IEEE 802.16标准中现有的控制信令，补充标准中没有规定的切换判决算法，实现完整、科学的硬切换过程。通过建立IEEE 802.16e OFDMATDD系统的仿真场景，分析和比较了包括RSS、RSST、RSSH和RSSTH等基于信号强度切换判决算法的性能。由仿真结果得到RSSTH算法的性能最优，并得到该算法下的最佳门限和滞后余量值。 其次，在研究WiMAX网络QoS体系结构的基础上，本文针对IEEE802.16e-2005标准中定义的UGS、rtPS、ertPS、nrtPS和BE五种服务类型的特点及QOS要求，提出了一种基于QoS且结合接纳控制策略的切换算法。仿真结果表明，提出的切换算法通过采用保护信道和比例带宽借用等措施，不仅为不同服务类型的新进连接和切换连接提供了合理的优先级顺序，而且使每种服务类型的连接阻塞率和中断率降低到一个可以容忍的水平。 然后，通过分析现有IEEE 802.16e-2005标准中的切换延时产生的原因，本文提出了WiMAX宽带无线网络下的快速切换策略。该策略采用选择CINR最好的邻近BS作为扫描的目标BS，以及非竞争的快速测距和预注册等措施，优化了现有切换策略中冗余的过程。分析结果表明，提出的快速切换策略减小了切换延时和由扫描或关联扫描带来的服务中断时间，增加了切换成功的概率，提高了系统的性能。 最后，对本文的研究工作进行了总结并提出了进一步的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景和选题依据

1.2国内外研究现状

1.3主要研究工作

1.4论文的结构安排

第2章WiMAX宽带无线网络下的切换策略

2.1 WiMAX宽带无线网络的结构

2.2 WiMAX宽带无线网络的切换模型

2.2.1实体的功能及相互关系

2.2.2网络参考点定义

2.2.3非漫游和漫游模式下的切换模型

2.3 WiMAX宽带无线网络支持的切换模式

2.3.1硬切换

2.3.2宏分集切换

2.3.3快速基站转换

2.4本章小结

第3章IEEE 802.16e MAC层硬切换的实现和性能分析

3.1 MAC层切换管理概述

3.1.1切换管理消息的触发机制

3.1.2 MAC层硬切换过程

3.2网络拓扑的获得

3.2.1网络拓扑结构的广播

3.2.2邻近BS的扫描及关联

3.3 MAC层切换过程

3.3.1小区的重新选择

3.3.2切换的握手过程

3.3.3连接释放和目标网络的重新登入

3.4硬切换过程的仿真和性能分析

3.4.1仿真场景

3.4.2仿真结果和分析

3.5本章小结

第4章基于QoS结合接纳控制策略的切换算法

4.1 WiMAX网络的QoS体系架构

4.2算法描述

4.2.1优先级的定义

4.2.2接纳控制和带宽预留方案

4.2.3保护信道和比例带宽借用的切换策略

4.3仿真实验及结果分析

4.3.1仿真场景

4.3.2仿真结果和分析

4.4本章小结

第5章WiMAX宽带无线网络下的快速切换策略

5.1现有切换策略中存在的问题

5.2快速切换策略

5.2.1采用CINR选择唯一扫描目标BS

5.2.2非竞争测距以及预注册

5.3性能分析及仿真结果

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2未来的工作

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果